CN201382094Y - 无极滚珠花键滑移联轴节 - Google Patents

无极滚珠花键滑移联轴节 Download PDF

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本实用新型涉及一种无极滚珠花键滑移联轴节,包括外花键轴(1)和内花键套筒(2),两者间的配合结构包括外花键轴和内花键套筒上的键槽和键齿,所述键齿置于键槽内,键槽内还设有若干滚珠(3),滚珠(3)分为两组分置于键齿两侧,键齿两端部分别设有一端盖(4),端盖(4)与内花键套筒(2)固定连接,端盖(4)与键齿的端面的对应处有挡块(42),挡块(42)伸入键槽内并与键槽底面之间存有间隙,挡块(42)与键齿的端面之间也设有滚珠(3),所有滚珠共同形成一个环绕键齿的封闭环路,滚珠的高度高于键齿的高度。本联轴节具有摩擦阻力小,直线滑移行程长,传递力矩大,结构简单,外形尺寸小,易于加工,制造成本低等特点。

Description

无极滚珠花键滑移联轴节
技术领域
本实用新型涉及一种无极滚珠花键滑移联轴节。
背景技术
目前市场上常见的传动轴伸缩滑移结构大致有三种:一种是金属花键直接接触的结构,其结构简单,但摩擦阻力大,磨损快,噪音大;一种是金属花键上包裹尼龙的结构,其结构也较简单,并且相对于第一种结构而言,减小了阻力和噪音,但在使用一段时间后,尼龙与金属之间容易脱开;一种是有极滚珠或者滚柱花键结构,其结构是在滚道的两头设置弹簧,但由于其轴线方向尺寸太大且弹簧压缩量有限,能提供的直线滑移行程有限。
在不传递扭矩的直线轴承装置中有一种无极滚珠花键结构,但在这种结构中滚珠是采用径向返回方式,需要在套筒内钻出返回孔,因此套筒外径较大,限制了整机的设计空间,而且加工成本高,实际使用不多。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术存在的上述不足,提供一种结构简单紧凑,易于加工,传递扭矩大,滑移行程长的无极滚珠花键滑移联轴节。
解决本实用新型技术问题所采用的技术方案是该无极滚珠花键滑移联轴节包括外花键轴和与所述外花键轴配合的内花键套筒,外花键轴和内花键套筒之间的配合结构包括分别沿轴向设于外花键轴和内花键套筒上的键槽和键齿/键齿和键槽,所述键齿置于键槽内,键槽长度长于键齿,键槽内还设有若干滚珠,所述滚珠分为两组分置于键齿两侧,每个滚珠一侧与键齿接触,另一侧与键槽接触,键齿两端部分别设有一端盖,端盖与内花键套筒固定连接,端盖与键齿的端面的对应之处设有挡块,所述挡块伸入键槽内并与键槽底面之间存有间隙,挡块与键齿的端面之间也设有滚珠,每个滚珠一侧与挡块接触,另一侧与键齿的端面接触,上述所有滚珠共同形成一个环绕键齿的封闭环路,滚珠的高度高于键齿的高度。
优选的是,所述键齿设于内花键套筒上,键槽设于外花键轴上。
进一步优选的是,键槽的横截面呈等腰梯形,其包括两个倾斜侧面和两倾斜侧面所夹的平底面,键齿的横截面呈等腰梯形,其包括两个倾斜齿面以及两倾斜齿面所夹的内圆表面,内圆表面与键槽平底面之间存有间隙。这种由直线段形成的端面构成的配合结构,具有易于加工、成本低廉、装配性好的优势。
所述配合结构中,挡块与滚珠的接触面为圆弧面。
进一步优选外花键轴和内花键套筒之间的这种配合结构采用沿圆周方向分布的相同的多个。
更优选的是,所述多个相同的配合结构沿圆周均布,每相邻两个配合结构中,相邻两键齿之间形成“门”形槽,该“门”形槽包括平齿底面以及两个与之垂直或基本垂直的平行侧面,相邻两键槽之间形成了外花键轴上的外花键齿,所述外花键齿包括两倾斜侧面以及两倾斜侧面所夹的外圆顶面,所述外花键齿设于所述“门”形槽内,外圆顶面与平齿底面之间存有间隙。
所述端盖包括套在外花键轴上的圆筒体,所述圆筒体外壁与内花键套筒的内壁固定连接,多个配合结构中的多个挡块均布于圆筒体的内壁上,所述各挡块分布的位置分别与多个配合结构中键齿的位置对应,相邻两挡块之间形成一个空槽,外花键轴上多个外花键齿的位置分别与所述多个空槽的位置相对应,外花键齿的外圆顶面与空槽底部之间存有间隙。优选挡块高度超过滚珠中心但小于滚珠的高度,使之有效导向即可。
在本实用新型无极滚珠花键滑移联轴节中,由于滚珠高度高于键齿高度,因此通过滚珠可以将外花键轴与内花键套筒的各个表面隔开(如所述内花键套筒上键齿的顶面与外花键轴上键槽的底面之间存有间隙,所述外花键轴上外花键齿的顶面与所述内花键套筒上“门”形槽的底面之间存有间隙),永不直接接触,从而实现了“纯滚动摩擦”传动。
同时,由于滚珠直接接触相互配合的键槽和键齿,因此可以实现大扭矩的传递。每个滚珠在传递扭矩时有三个接触点:一点是外花键轴上的外花键齿的倾斜侧面,另外两点分别是内花键套筒上“门”形槽的平齿底面和与平齿底面基本垂直的一侧平行侧面。
每组配合结构中,键齿的左右两侧与键槽之间各构成一个滚珠沟道,再加上键齿的两端面与挡块的圆弧面之间的空隙,共同形成一个围绕键齿的环形滚珠沟道,该环形滚珠沟道中放置了多个滚珠后,就形成一个环绕键齿的封闭环路,封闭长环中的每一个直段和弧段都位于同一个圆柱表面,它们环绕着内花键套筒上的同一个键齿。优选上述多个相同的配合结构中的多个环绕键齿的封闭环路都位于同一圆柱面上,该结构避免了在套筒壁内加工返回孔,从而增大套筒外径,因此这种结构可以最大限度地减小内花键套筒的外径,使整个配合结构极其紧凑。
优选的是,外花键轴上的外花键齿沿轴向的两端部分别设有挡圈,目的是防止外花键轴在作直线运动时与内花键套筒连接脱开。两挡圈的位置由预定的直线运动长度决定。
内花键套筒与外花键轴的一端配合,外花键轴的另一端与十字万向节叉连接,为了防止灰尘等杂物进入及润滑脂流失,在内花键套筒与所述十字万向节叉之间还装有波纹防尘套。
当传递扭矩并且外花键轴做相对直线运动时,各配合结构中的一侧的滚珠承载并滚动移动,承载侧的滚珠会被迫顺外花键轴运动方向作轴向移动,空载侧滚珠则沿沟道做反向移动,滚珠从一侧滚珠沟道中滚动到达该环路端部后便可绕到内花键套筒的另一侧滚珠沟道自由返回。所有滚珠都在该封闭环路内运行。
在本实用新型无极滚珠花键滑移联轴节中,由于键槽、键齿的横截面都由直线段形成,其结构简单紧凑,零件少,内花键套筒外径小,最大限度地减少了内花键套筒的外径,制造成本低,便于实现大量生产,易于加工装配,而且力的传递效果好。
另外,本实用新型无极滚珠花键滑移联轴节还具有噪音低,无震动,温升小,强度高,寿命长等优点,其提供的直线运动行程长,传递的扭矩大,使用中几乎不需维护,可广泛应用于汽车、船舶、建筑机械、矿山机械、农业机械、军用车辆等大功率机械的传动轴上。
附图说明
图1为本实用新型中外花键轴1的结构示意图
图2为图1中的A-A剖视图
图3为本实用新型中内花键套筒2的结构示意图
图4为图3的B-B剖视图
图5为本实用新型中端盖4的结构示意图
图6为图5的C-C剖视图
图7为本实用新型无极滚珠花键滑移联轴节的结构示意图
图8为本实用新型中端部滚珠43与滚珠3共同形成的环绕键齿的封闭长环的示意图
图9为图7的D-D剖视图
图10为图7的E-E剖面图
图中:1-外花键轴  2-内花键套筒  3-滚珠  4-端盖  11-平底面  12、13、15-倾斜侧面  14-外圆顶面  21-平齿底面  22、23-平行侧面  24、25-倾斜齿面  26-内圆表面  28、29-键齿端面  41-圆弧面  42-挡块  44-圆筒体  51、52-卡圈  53、54-挡圈55-波纹防尘套  60-十字万向节叉  61-传动轴的轴管  a、b、c-接触点
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本实用新型作进一步描述。
以下实施例为本实用新型的非限定性实施例。
如图7所示,本实用新型滚珠花键联轴节包括内花键套筒2以及在内花键套筒2内并与之配合的外花键轴1。
外花键轴1和内花键套筒2之间的配合结构包括分别沿轴向设于外花键轴1和内花键套筒2上的键槽和键齿,如图9所示,本实施例中,键槽设于外花键轴1上,键齿设于内花键套筒2上,所述键槽和键齿沿轴向的长度可根据工作需要自由设定。键齿置于键槽内,键槽长度长于键齿。如图1、2所示,本实施例中,键槽的横截面呈等腰梯形状,其包括两个倾斜侧面12、13和两倾斜侧面所夹的平底面11。如图3、4所示,键齿的横截面也呈等腰梯形状,其包括两个倾斜齿面24、25以及两倾斜齿面所夹的内圆表面26。
键槽内还设有若干滚珠3,各滚珠3的尺寸大小都相同,本例中,滚珠3采用钢球。所述滚珠3分为两组分置于键齿两侧,每个滚珠一侧与键齿接触,另一侧与键槽接触,多个滚珠3在键齿两侧形成两组滚珠沟道。滚珠3的高度高于键齿的高度。
如图7所示,键齿两端部分别设有一端盖4。如图5、6所示,端盖4包括圆筒体44和设于圆筒体内壁上的挡块42。圆筒体44套在外花键轴1上,通过钢丝卡圈51、52将圆筒体44固定在内花键套筒2的预定位置上。如图8、10所示,挡块42设于与键齿端面28(29)的对应之处,所述挡块42伸入键槽内并与键槽的平底面11之间存有间隙,挡块的高度超过滚珠中心但小于滚珠3的高度,挡块42与键齿端面28(29)之间存有空隙,挡块42与键齿端面28(29)之间的空隙中也设有滚珠3,每个滚珠3一侧与挡块42接触,另一侧与键齿端面28(29)接触,即所述空隙的宽度刚可容纳一个滚珠3。挡块42与滚珠3的接触面为圆弧面41。
如图8所示,上述键齿左右两侧与键槽之间构成的两个滚珠沟道,以及两个键齿端面28(29)与挡块的圆弧面41之间的空隙,共同形成一个围绕键齿的环形滚珠沟道,当该环形滚珠沟道中放置多个滚珠3后,就形成一个环绕键齿的封闭环路。封闭环路中的每一个直段和弧段都位于同一个圆柱表面上。
本实施例中,外花键轴1和内花键套筒2之间的配合结构沿圆周方向均布有相同的8个,8个配合结构都处于同一圆柱面上。
如图2所示,相邻两配合结构中的两键槽之间形成外花键轴上的外花键齿,所述外花键齿包括两倾斜侧面12、15以及两倾斜侧面所夹的外圆顶面14。如图4所示,相邻两配合结构中的两键齿之间形成“门”形槽,该“门”形槽包括平齿底面21以及两个与之垂直或基本垂直的平行侧面22、23,所述外花键轴上的外花键齿设于所述“门”形槽内,外圆顶面14与平齿底面21之间存有间隙。
如图10所示,端盖4上的挡块42相应也有多个,多个挡块均布于圆筒体的内壁上,所述各挡块42分布的位置分别与多个配合结构中键齿的位置对应,相邻两挡块42之间形成一个空槽,外花键轴上多个外花键齿的位置分别与所述多个空槽的位置相对应,外花键齿的外圆顶面14与空槽底部之间存有间隙。
多个配合结构中所形成的多个环绕键齿的封闭环路都位于同一个圆柱表面上。
如图9所示,由于滚珠高度高于键齿高度,因此键槽和键齿并不直接接触,而是通过键齿两侧滚珠沟道中的滚珠3间接接触。每个滚珠在传递扭矩时有三个接触点:一点是滚珠3与键槽的倾斜侧面13的接触点a,一点是滚珠3与键齿的倾斜齿面25的接触点b,还有一点是滚珠3与平齿底面21的接触点c。这种结构可以实现大扭矩传递。
上述结构中滚珠3所形成的封闭环路其结构简单,易于加工,成本低,而且最大限度地减少了内花键套筒2的外径。
如图8所示,该联轴节在传递扭矩并作相对直线运动时,在一侧滚珠沟道内的滚珠3承载并向前滚动移动,到达圆弧面41后便可绕到另一侧的滚珠沟道内自由返回。
为了防止外花键轴1和内花键套筒2脱开,如图7所示,外花键轴上键齿沿轴向的两端部分别设有弹性挡圈53、54。两弹性挡圈53、54的位置由预定的直线运动长度决定。
如图7所示,本实施例中,内花键套筒2的尾端与传动轴的轴管61连接,外花键轴1的尾端连接有十字万向节叉60。当全部部件装配完成后,需在键槽内加注润滑脂,并在外花键轴1的尾端与十字万向节叉之间加装波纹防尘套55。

Claims (10)

1.一种无极滚珠花键滑移联轴节,包括外花键轴(1)和与所述外花键轴配合的内花键套筒(2),其特征在于外花键轴(1)和内花键套筒之间的配合结构包括分别沿轴向设于外花键轴和内花键套筒上的键槽和键齿/键齿和键槽,所述键齿置于键槽内,键槽长度长于键齿,键槽内还设有若干滚珠(3),所述滚珠(3)分为两组分置于键齿两侧,每个滚珠一侧与键齿接触,另一侧与键槽接触,键齿两端部分别设有一端盖(4),端盖(4)与内花键套筒(2)固定连接,端盖(4)与键齿的端面的对应之处设有挡块(42),所述挡块(42)伸入键槽内并与键槽底面之间存有间隙,挡块(42)与键齿的端面之间也设有滚珠(3),每个滚珠(3)一侧与挡块接触,另一侧与键齿接触,上述所有滚珠共同形成一个环绕键齿的封闭环路,滚珠的高度高于键齿的高度。
2.根据权利要求1所述的无极滚珠花键滑移联轴节,其特征在于所述键齿设于内花键套筒(2)上,键槽设于外花键轴(1)上。
3.根据权利要求2所述的无极滚珠花键滑移联轴节,其特征在于键槽的横截面呈等腰梯形,其包括两个倾斜侧面(12、13)和两倾斜侧面所夹的平底面(11),键齿的横截面呈等腰梯形,其包括两个倾斜齿面(24、25)以及两倾斜齿面所夹的内圆表面(26),内圆表面(26)与平底面(11)之间存有间隙。
4.根据权利要求1所述的无极滚珠花键滑移联轴节,其特征在于所述挡块(42)与滚珠(3)的接触面为圆弧面(41)。
5.根据权利要求3所述的无极滚珠花键滑移联轴节,其特征在于外花键轴和内花键套筒之间的配合结构沿圆周方向设有相同的多个。
6.根据权利要求5所述的无极滚珠花键滑移联轴节,其特征在于所述多个相同的配合结构沿圆周均布,每相邻两个配合结构中,相邻两键齿之间形成“门”形槽,该“门”形槽包括平齿底面(21)以及两个与之垂直或基本垂直的平行侧面(22、23),相邻两键槽之间形成了外花键轴上的外花键齿,所述外花键齿包括两倾斜侧面(12、15)以及两倾斜侧面所夹的外圆顶面(14),所述外花键齿设于所述“门”形槽内,外圆顶面(14)与平齿底面(21)之间存有间隙。
7.根据权利要求6所述的无极滚珠花键滑移联轴节,其特征在于所述端盖(4)包括套在外花键轴上的圆筒体(44),所述圆筒体外壁与内花键套筒(2)的内壁固定连接,多个配合结构中的多个挡块(42)均布于圆筒体的内壁上,所述各挡块分布的位置分别与多个配合结构中键齿的位置对应,相邻两挡块之间形成一个空槽,外花键轴(1)上多个外花键齿的位置分别与所述多个空槽的位置相对应,外花键齿的外圆顶面(14)与空槽底部之间存有间隙。
8.根据权利要求7所述的无极滚珠花键滑移联轴节,其特征在于所述多个相同配合结构中形成的多个环绕键齿的封闭环路都位于同一圆柱面上。
9.根据权利要求1-8之一所述的无极滚珠花键滑移联轴节,其特征在于外花键轴上的外花键齿沿轴向的两端部分别设有挡圈(53、54)。
10.根据权利要求1-8之一所述的无极滚珠花键滑移联轴节,其特征在于内花键套筒(2)与外花键轴(1)的一端配合,外花键轴的另一端与十字万向节叉(60)连接,内花键套筒(2)与所述十字万向节叉(60)之间装有波纹防尘套(55)。
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